(57)【要約】【課題】タービンブレードから排出されたオイルを速やかに排出してオイルアシストタービンの駆動効率を高める。【解決手段】ターボチャージャは、シャフト５と一体に回転するオイルアシストタービン６と、このオイルアシストタービン６のタービンブレード７に向けてオイルを高圧噴射するノズル８とを備える。オイルアシストタービン６は、タービンブレード７の右側（オイル排出側）に、排出オイルを外径方向へ向ける回転板９を備える。この回転板９のタービンブレード７側はＲ曲面に設けられる。回転板９が排出オイルを円滑に外径方向へ案内する作用と、回転板９が排出オイルに遠心力を与えて、排出オイルを外径方向へ吹き飛ばす作用とにより、タービンブレード７から排出されたオイルを速やかに排出することができ、オイルアシストタービン６の駆動効率を高めることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
噴射オイルによって回転駆動されるオイルアシストタービン（６）を有するターボチャージャにおいて、
前記オイルアシストタービン（６）は、噴射オイルを受けて回転力を発生させるタービンブレード（７）の他に、
前記タービンブレード（７）から軸方向へ排出された排出オイルを外径方向へ向ける回転板（９）を備えることを特徴とするターボチャージャ。
【請求項２】
請求項１に記載のターボチャージャにおいて、
前記回転板（９）は、前記タービンブレード（７）側に、断面がＲ形状を呈するＲ曲面（９ａ）を備えることを特徴とするターボチャージャ。
【請求項３】
請求項２に記載のターボチャージャにおいて、
前記Ｒ曲面（９ａ）における前記タービンブレード（７）側の端の外径寸法は、前記タービンブレード（７）の根元の外径寸法と一致して設けられることを特徴とするターボチャージャ。
【請求項４】
請求項２に記載のターボチャージャにおいて、
前記Ｒ曲面（９ａ）における前記タービンブレード（７）側の端の外径寸法は、前記タービンブレード（７）の根元の外径寸法と異なる径に設けられ、
前記Ｒ曲面（９ａ）と前記タービンブレード（７）の根元との境界部に段差（９ｂ）が形成されることを特徴とするターボチャージャ。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載のターボチャージャにおいて、
前記回転板（９）は、前記タービンブレード（７）側に、排出オイルに遠心力を付与するフィン（３３）を備えることを特徴とするターボチャージャ。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載のターボチャージャにおいて、
前記回転板（９）は、前記タービンブレード（７）と一体に形成されることを特徴とするターボチャージャ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン（内燃機関）から排出される排気を利用して、エンジンに供給される吸気の過給を行うターボチャージャに関し、特にオイルアシストタービンを搭載するターボチャージャに関する。
【背景技術】
【０００２】
ターボチャージャの過給作動をアシストする技術として、オイルアシストタービンを用いるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
オイルアシストタービンは、タービン羽根車の回転力をコンプレッサ羽根車に伝達するシャフトと一体に回転するものであり、噴射オイルによって駆動される。
具体的に、オイルアシストタービンは、ノズルから高圧噴射されたオイルを受ける多数のタービンブレードを備えるものであり、タービンブレードに高圧噴射されたオイルによって回転駆動される。
【０００３】
タービンブレードに吹き付けられたオイルは、オイルアシストタービンの駆動効率を高めるために、タービンブレードの外部へ速やかに排出させる必要がある。
【０００４】
ここで、ターボチャージャは、コンパクト化が要求される。このため、タービンブレードを通過したオイルの排出隙間が狭くなってしまう。
具体的に、ターボチャージャは、コンパクト化のために、「タービンブレード」と「軸方向で隣接する部材（ハウジングやベアリング等）」との間の軸方向の隙間（オイルの排出隙間）が狭く設けられる。
【０００５】
このように、オイルの排出隙間（軸方向の隙間）が狭いと、タービンブレードから軸方向へ高圧排出されたオイルが排出空間で滞ってしまい、オイルを速やかに排出できなくなる。その結果、オイルアシストタービンの駆動効率が低下する不具合が生じてしまう。
【０００６】
また、オイルアシストタービンの軸方向の隣部にベアリングが配置される場合では、オイルアシストタービンから排出されたオイルがベアリングを直撃してしまい、ベアリングの作動を不安定にする懸念がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特公昭５９−５１６４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的はタービンブレードから排出されたオイルを速やかに排出してオイルアシストタービンの駆動効率を高めることのできるターボチャージャの提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、オイルアシストタービンに、タービンブレードから軸方向へ排出された排出オイルを外径方向へ向ける回転板を設けている。
・回転板は、排出オイルを外径方向へ案内する作用を奏する。
・また、オイルアシストタービンと一体に回転する回転板は、排出オイルに遠心力を与え、排出オイルを外径方向へ吹き飛ばす作用を奏する。
この２つが同時に作用するため、タービンブレードの下流側でオイルが滞る不具合を回避することができ、タービンブレードから排出されたオイルを速やかに排出することができる。その結果、オイルアシストタービンの駆動効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】ターボチャージャの軸方向に沿う断面図である（実施例１）。
【図２】オイルアシストタービンの斜視図である（実施例１）。
【図３】オイルアシストタービンの断面図である（実施例１）。
【図４】オイルアシストタービンの断面図である（実施例２）。
【図５】オイルアシストタービンの断面図である（実施例３）。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図面を参照して［発明を実施するための形態］を説明する。
ターボチャージャは、
・排気ガスにより駆動されるタービン羽根車１を収容するタービンハウジング２と、
・吸気を加圧するコンプレッサ羽根車３を収容するコンプレッサハウジング４と、
・タービン羽根車１の回転をコンプレッサ羽根車３に伝達するシャフト５と、
・このシャフト５と一体に回転するオイルアシストタービン６と、
・オイルアシストタービン６のタービンブレード７に向けてオイルを高圧噴射するノズル８と、
を備えて構成される。
【００１２】
オイルアシストタービン６は、噴射オイルを受けて回転力を発生させるタービンブレード７の他に、タービンブレード７から軸方向へ排出された排出オイルを外径方向へ向ける回転板９を備える。
具体的な一例として、回転板９のタービンブレード７側には、断面がＲ形状のＲ曲面９ａが設けられており、タービンブレード７から排出されたオイルをＲ曲面９ａによって円滑に外径方向へ導く。
【実施例】
【００１３】
以下において本発明が適用された具体的な一例（実施例）を、図面を参照して説明する。実施例は具体的な一例を開示するものであって、本発明が実施例に限定されないことは言うまでもない。
なお、以下の実施例において上記［発明を実施するための形態］と同一符号は、同一機能物を示すものである。
【００１４】
［実施例１］
実施例１を図１〜図３を参照して説明する。
なお、以下では、図１の右側を右、図１の左側を左と称して実施例を説明するが、この左右方向は実施例説明のための方向であり、実際の搭載方向を限定するものではない。
【００１５】
ターボチャージャは、車両走行用のエンジン（燃料の燃焼により回転動力を発生する内燃機関：ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等を問わない）に搭載されるものである。
【００１６】
ターボチャージャは、エンジンから排出される排気ガスのエネルギーによって、エンジンに吸い込まれる吸気を加圧する過給器であり、
・エンジンから排出された排気ガスによって回転駆動されるタービン羽根車１と、
・このタービン羽根車１を収容する渦巻形状のタービンハウジング２と、
・タービン羽根車１の回転力により駆動されて吸気を加圧するコンプレッサ羽根車３と、
・このコンプレッサ羽根車３を収容する渦巻形状のコンプレッサハウジング４と、
・タービン羽根車１の回転をコンプレッサ羽根車３に伝達するシャフト５と、
・このシャフト５を高速回転自在に支持するセンターハウジング１０と、
を備える。
そして、ターボチャージャは、タービンハウジング２、コンプレッサハウジング４、センターハウジング１０を、Ｖバンド（止め輪）、スナップリング、ボルト等の結合手段を用いて軸方向に結合して構成される。
【００１７】
センターハウジング１０は、
・シャフト５を高速回転自在に支持するベアリングハウジング１１と、
・内側にオイルアシストタービン６が配置されるアシストハウジング１２と、
を軸方向に結合して設けられる。
【００１８】
ベアリングハウジング１１は、シャフト５の軸芯を一定に保ちつつシャフト５を回転自在に支持するベアリング１３を支持する。
この実施例に示すベアリング１３は、流体軸受を採用する（限定するものではない）。具体的に、ベアリング１３の幅方向（軸方向）の略中央部には、内外を貫通するオイル孔が周方向に複数形成されており、各オイル孔には、ベアリングハウジング１１内に形成されたオイル通路１４からオイルが供給される。これにより、ベアリング１３とシャフト５との間に供給オイルによる流体層が形成されて、シャフト５がオイルによってフローティング支持される。
【００１９】
ベアリングハウジング１１の右側（タービン側）には、ベアリングハウジング１１とシャフト５の間をシールして、タービン側の排気ガスの一部がベアリングハウジング１１内に侵入するのを阻止するのと同時に、オイルがタービンハウジング２側に流出するのを阻止するシール部１５が設けられている。
【００２０】
右側のベアリング１３とシール部１５との間には、タービン側の熱の伝達を抑制する断熱空間１６が設けられている。
また、ベアリングハウジング１１の内部で、且つ断熱空間１６の周囲には、冷却水が循環供給される冷却水通路１７が形成されており、タービン側の温度上昇を抑制するように設けられている。もちろん、これは一例であり、水冷式のターボチャージャに限定するものではない。
【００２１】
アシストハウジング１２の左側（コンプレッサ側）には、スラストベアリング２１、バッフルプレート２２、スラストカバー２３を組み入れる凹部が形成されている。
なお、スラストベアリング２１は、シャフト５の軸方向位置を一定に保ちつつシャフト５を回転自在に支持するものである。
【００２２】
アシストハウジング１２には、オイルアシストタービン６を駆動する高圧オイルを中心側へ供給するアシストオイル通路２４が形成されている。
アシストハウジング１２の内側には、ノズル部材２５が圧入等により固定配置されている。このノズル部材２５は、アシストオイル通路２４を介して供給された高圧オイルを、オイルアシストタービン６のタービンブレード７に向けて吹き付ける複数のノズル８を有する。
なお、ノズル８は、高圧オイルを右側（軸方向）へ向けて高圧噴射するものであり、具体的には、噴射オイルがタービンブレード７に回転力を付与するように傾斜して設けられるものである。
【００２３】
アシストハウジング１２の内側（具体的には、上述したノズル部材２５の内側）には、オイルアシストタービン６が配置される。
オイルアシストタービン６は、シャフト５に固定されて、シャフト５と一体に回転する。オイルアシストタービン６をシャフト５に固定する手段は限定されるものではないが、以下においてその具体例を説明する。
【００２４】
シャフト５には、オイルアシストタービン６を組付けるための段差５ａが設けられている。この段差５ａは、シャフト５の軸方向の略中間部に設けられるものであり、段差５ａの左側（コンプレッサ側）が小径に設けられている。なお、段差５ａより左側のシャフト５を、小径シャフトと称する。
【００２５】
オイルアシストタービン６は、略円筒形状を呈するものであり、中心部には、小径シャフトが挿通される貫通穴２６が設けられている。
オイルアシストタービン６の右端は、段差５ａに押し付けられる。ここで、コンプレッサ羽根車３とオイルアシストタービン６との間には、２つのスラストカラー２７、２８（具体的には、スラストベアリング２１の内周に配置される第１スラストカラー２７と、バッフルプレート２２の内周に配置される第２スラストカラー２８）が配置される。
【００２６】
そして、小径シャフトの左端に設けられた雄ネジにナット２９を締結することで、ナット２９の発生する軸力（締結力）が、コンプレッサ羽根車３、２つのスラストカラー２７、２８を介してオイルアシストタービン６に伝わる。その結果、オイルアシストタービン６の右端が段差５ａに押し付けられて、コンプレッサ羽根車３および２つのスラストカラー２７、２８とともに、オイルアシストタービン６がシャフト５に固定される。
【００２７】
オイルアシストタービン６の中間部より左側の外周には、ノズル部材２５の内周壁より小径の円筒面３０が形成されている。
この円筒面３０の右側には、ノズル８から吹き付けられた高噴射オイルを受けて回転力を発生する多数のタービンブレード７が形成されている。
各タービンブレード７は、周方向に等間隔で設けられた板状羽根であり、具体的には、図２に示すように、ノズル８から噴射されたオイルの噴射エネルギーを効率的に回転エネルギーに変換する目的で、緩やかに湾曲して設けられている。
【００２８】
各タービンブレード７の右側には、タービンブレード７から右側へ排出されたオイル（タービンブレード７に駆動力を付与した直後のオイル）を外径方向へ円滑に導く回転板９が形成されている。
この回転板９は、オイルアシストタービン６の右端において拡径する円板であり、タービンブレード７と同一の部材によって設けられている。即ち、回転板９を有するオイルアシストタービン６は１部品で設けられる。
【００２９】
回転板９には、図３に示すように、左側（タービンブレード７側）に、断面がＲ形状を呈するＲ曲面９ａが設けられている。
具体的に、Ｒ曲面９ａは、タービンブレード７に近い左側から右側に向かって表面が円弧形状を成して拡径する曲面であり、タービンブレード７から右側へ排出されたオイルを円滑に外径方向へ導くものである。
【００３０】
また、この実施例では、図３に示すように、
・Ｒ曲面９ａにおける左端（タービンブレード７側の端）の外径寸法と、
・タービンブレード７の根元の外径寸法と、
が一致して設けられている。
これにより、タービンブレード７から右側に排出されたオイルが、Ｒ曲面９ａへスムーズに導かれる。
【００３１】
なお、ベアリングハウジング１１の下側（車両搭載時における重力方向の下側）には、各部の潤滑に使用されたオイルや、オイルアシストタービン６を駆動した後のオイルを合流させて外部へ排出するためのドレン空間３１が設けられている。このドレン空間３１の下部には、重力で落下したオイルをオイルパンへ戻すドレンポート３２が形成されている。
【００３２】
（実施例１の作動）
車両の運転状態が「ターボラグを抑えることが要求される運転状態」であるとＥＣＵ（エンジン・コントロール・ユニット）が判断すると、ＥＣＵがアシストオイル供給手段を制御して、アシストオイル通路２４に高圧オイルを供給する。
【００３３】
アシストオイル供給手段は限定されるものではないが、理解補助の一例として、以下ではアキュムレータを用いる例を示す。
アキュムレータは、高圧オイルを蓄圧する蓄圧器であり、高圧ポンプの吐出したオイルを蓄圧するように設けられている。なお、高圧ポンプは、電動ポンプであっても良いし、クラッチ等の動力断続手段を介してエンジンによって駆動されるメカポンプであっても良い。
【００３４】
アキュムレータからアシストオイル通路２４にオイルを供給するオイル通路には、ＥＣＵによって開閉制御可能な開閉弁（電磁弁、ＶＳＶ等）が設けられている。
ＥＣＵには、車両の運転状態（エンジン回転数、アクセル開度等）に応じて開閉弁を開閉制御する制御プログラムが搭載されている。
そして、ＥＣＵの制御プログラムが開閉弁を開弁させると判断した場合に開閉弁が開かれ、アキュムレータに蓄圧された高圧オイルがアシストオイル通路２４に供給される。
【００３５】
アシストオイル通路２４に供給された高圧オイルは、ノズル８からタービンブレード７に向けて高圧噴射され、オイルアシストタービン６を回転駆動する。
その結果、オイルアシストタービン６からシャフト５に回転トルクが付与されて、コンプレッサ羽根車３の回転をアシストする。即ち、ターボチャージャの過給作動をアシストする。
【００３６】
（実施例１の効果１）
ノズル８から高圧噴射され、タービンブレード７に回転力を付与したオイルは、タービンブレード７の右側に向けて排出される。
（ｉ）タービンブレード７の右側に設けた回転板９は、排出オイルを外径方向へ案内する作用を奏する。
（ｉｉ）また、オイルアシストタービン６と一体に回転する回転板９は、排出オイルに遠心力を与え、排出オイルを外径方向へ吹き飛ばす作用を奏する。
【００３７】
この実施例のターボチャージャは、上記（ｉ）、（ｉｉ）が同時に作用して、タービンブレード７の右側（軸方向のオイル排出側）でオイルが滞る不具合を回避することができ、タービンブレード７から排出されたオイルを速やかに排出することができる。
その結果、オイルアシストタービン６の駆動効率を高めることができる。即ち、オイルアシストタービン６による過給作動のアシスト効果を高めることができる。
【００３８】
（実施例１の効果２）
図１に示すように、オイルアシストタービン６とベアリング１３の軸方向距離が短くても、タービンブレード７を通過したオイルが回転板９によって外径方向へ排出されるため、タービンブレード７を通過した高圧のオイルがベアリング１３を直撃しない。
このため、オイルアシストタービン６を通過したオイルがベアリング１３の作動を不安定にしない。即ち、回転板９によってベアリング１３の作動を安定化できる。
【００３９】
（実施例１の効果３）
この実施例は、上述したように、回転板９の左側（タービンブレード７側）をＲ曲面９ａに設けている。
このＲ曲面９ａが、タービンブレード７から右側へ排出されたオイルを円滑に外径方向へ導くため、タービンブレード７の右側（軸方向のオイル排出側）におけるオイルの排出速度を速めることができ、結果的に、オイルアシストタービン６の駆動効率を高めることができる。
【００４０】
（実施例１の効果４）
この実施例は、上述したように、
・Ｒ曲面９ａにおける左端（タービンブレード７側の端）の外径寸法と、
・タービンブレード７の根元の外径寸法と、
を一致させている。
これにより、タービンブレード７から右側に排出されたオイルが、Ｒ曲面９ａへスムーズに導かれる。このため、タービンブレード７の右側（軸方向のオイル排出側）におけるオイルの排出速度を速めることができ、結果的に、オイルアシストタービン６の駆動効率を高めることができる。
【００４１】
（実施例１の効果５）
この実施例は、上述したように、回転板９がタービンブレード７と同一の部材で設けられる。
これにより、本発明を採用しても（即ち、回転板９を設けてオイルアシストタービン６の駆動効率を高める技術を採用しても）、部品点数の増加、および組付け工数の増加が発生せず、コスト上昇を防ぐことができる。
【００４２】
（実施例１の効果６）
回転板９によって外径方向へ排出されたオイル（ドレン空間３１に排出されたオイル）は、重力で落下してドレンポート３２から排出される。
このため、タービンブレード７が、特許文献１のようにオイル充填中で回転せず、タービンブレード７がオイル充填中で回転することによって生じる不具合（オイルの撹拌抵抗によって回転ロスが生じる不具合）を防ぐことができる。
【００４３】
［実施例２］
図４を参照して実施例２を説明する。なお、以下の各実施例において上記実施例１と同一符号は、同一機能物を示すものである。
この実施例２は、
・Ｒ曲面９ａにおける左端（タービンブレード７側の端）の外径寸法と、
・タービンブレード７の根元の外径寸法と、
を異なる径に設けたものである。
【００４４】
即ち、この実施例２は、Ｒ曲面９ａとタービンブレード７の根元との境界部に段差９ｂが形成されるものである。
このように段差９ｂを許容することで、回転板９（外径方向へのオイル排出機構）を有するオイルアシストタービン６の設計の自由度を増すことができる。
【００４５】
［実施例３］
図５を参照して実施例３を説明する。
この実施例３は、回転板９における左側（タービンブレード７側）に、フィン３３を設けたものである。このフィン３３は、タービンブレード７から右側へ排出されたオイルに、遠心力を積極的に付与するものである。フィン３３の数、形状、傾き等は、限定するものではないが、オイルに遠心力を付与するように、内径から外径に向かって設けられるものである。
なお、フィン３３は、回転板９を成す部材（即ち、オイルアシストタービン６を成す部材）によって一体に設けられることが望ましい（限定するものではない）。
【００４６】
このように、回転板９にフィン３３を設け、回転するフィン３３によってオイルに積極的に遠心力を与えることにより、タービンブレード７から右側へ排出されたオイルを外径方向へ排出する速度を速めることができる。
その結果、オイルアシストタービン６の駆動効率をさらに高めることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
上記の実施例では、回転板９の左側（タービンブレード７側）をＲ曲面９ａに設ける例を示すが、断面をＲ形状に限定するものではなく、円錐面など他の傾斜形状を用いても良い。
【００４８】
上記の実施例では、回転板９がタービンブレード７と同一の部材で設けられる例を示したが、回転板９を別体で設け、溶接や圧入等の結合技術を用いてオイルアシストタービン６に固定するものであっても良い。
【００４９】
上記の実施例では、タービンブレード７の周囲を覆うシュラウド（タービンブレード７に吹き付けられたオイルが外径側に逃げるのを防ぎ、右側へ案内する環状部材）をノズル部材２５に設ける例を示したが、限定するものでなく、例えばアシストハウジング１２の内周壁にシュラウドの機能を持たせても良い。
【００５０】
上記の実施例では、タービンブレード７の軸方向（実施例では左側）からタービンブレード７へ向けてオイルを噴射する例を示したが、タービンブレード７の外周側（外径側）からタービンブレード７の内側（内径側）へ向けてオイルを噴射するものであっても良い。
【符号の説明】
【００５１】
６  オイルアシストタービン
７  タービンブレード
９  回転板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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